Não é possível sem rastreamento de conexão. Basicamente, o roteador deve ser capaz de:
- rastreie conexões de entrada e saída
- marque-as
- direcionar através de diferentes tabelas de roteamento com base na marca de conexão.
Verifique se o seu roteador suporta isso. Se não e você realmente quer balancear a carga do tráfego), você pode substituí-lo por roteadores Mikrotik (quase qualquer modelo serve). É relativamente fácil configurar o balanceamento de carga ( veja a marcação do Firewall no Wiki )
O Mikrotik também tem a versão para PC (com avaliação de 24 horas) para que você possa testar se funcionará para sua configuração.
PS. Não é realmente problema de serviços da web. Conexão TCP na maioria dos casos identificados por ip de origem e destino e porta de origem e destino - assim, quando o ip muda, é considerada uma sessão tcp diferente.