É improvável que o roteador se lembre da associação entre um endereço MAC e um endereço IP por um longo período. Há muito mais endereços MAC do que endereços IP, portanto, um servidor DHCP deve estar preparado para fornecer o mesmo endereço IP a clientes diferentes sucessivamente. Um servidor típico esqueceria a associação MAC-IP assim que a concessão expirasse.
O cliente, no entanto, deve lembrar-se da associação por mais tempo. Um cliente DHCP pode solicitar um endereço IP específico. O servidor está livre para ignorar este pedido; normalmente, ele honraria a solicitação quando o endereço IP estivesse no intervalo correto e atualmente não fosse atribuído. Eu suspeito que o seu cliente está salvando as informações de aluguel em algum lugar ( /var/lib/dhcp
seria um bom lugar para procurar) e que seu roteador normalmente honra a solicitação. Quando você faz o flash de um novo rootfs, ele não tem essa concessão salva, então o roteador escolhe o endereço IP que preferir neste minuto.