Você precisa de iptables
rules para encaminhar a entrada em um dev de ethernet para a saída para o outro dispositivo, e vice-versa, para que o tráfego possa fluir nos dois sentidos. Em seguida, você precisará definir as rotas apropriadas em todos os dispositivos que deseja conectar à sua sub-rede virtual
eu uso (faço o mesmo no virtualbox, um nic em bridge para minha LAN, outro em "internal only"). Eu configurei isso como um script para executar na inicialização via rc.local na VM "roteador" ...
#!/bin/bash
/sbin/iptables -F
/sbin/iptables -A FORWARD -i eth0 -o eth1 -j ACCEPT
/sbin/iptables -A FORWARD -i eth1 -o eth0 -j ACCEPT