[El Scorpio]

Конечно, если бы использовались коммутируемые соединения, было бы проще - два разных интерфейса, два маршрута. А какое программное обеспечение на сервере стоит?

В принципе, есть два варианта
1. Просто прописать второй IP для "внешней" сетевой карты и указать в программе прокси-сервера перенаправлять все соединения с локалхоста на "первый" внешний адрес, а с других адресов - на второй.
Оптимальный, при условии что настройки прокси-сервера позволяют использовать два разных адреса из одной сети.

2. Поднять на сервере виртуальную машину и запустить прокси-сервер на ней. Сетевые карты на виртуальной машине настроить в режиме "сетевого моста", тогда виртуальный компьютер будет работать, как ещё один реальный компьютер, подключённый к указанным сетям.
В основной системе сервера (первый внешний IP) закрыть раздачу интернета. Всем компьютерам сети указать прокси-сервером (маршрутизатором) локальный IP виртуальной машины. Внешнему адресу виртуальной машины указать второй IP.


Хотя честно скажу, что не вижу смысла в разделении трафика на два адреса.
Скорость не увеличится (канал-то один), а деньги будут начисляться на общий лицевой счёт.
Так что советую просто не заморачиваться