Eu uso um conjunto semelhante em um sistema que eu uso como servidor, tendo conexões com e sem fio para a LAN, mesmas rotas, IPs diferentes (embora ele funcione com IPs idênticos, confunde o heck de ssh e o que quer que seja.)
Tente alterar o
auto eth0
para
allow-hotplug eth0
que apenas ativa as configurações eth0 quando um cabo é detectado no conector. No momento, você está ativando o BOTH NIC ao mesmo tempo e, como alguém mencionou, pode ser um problema de roteamento.