Você precisa de algo assim em /etc/network/interfaces
auto eth0
iface eth0 inet static
address 192.168.100.100
gateway 192.168.100.1
netmask 255.255.255.0
Não coloque a linha do gateway no servidor com a conexão com a Internet. Seu endereço 192.168.100 deve ser o endereço de gateway dos outros hosts. Veja man interfaces para informações sobre o arquivo de interfaces.