Оказывается, это была проблема маршрутизатора, после перезапуска вторичного маршрутизатора все хосты начали получать многоадресные пакеты, как и ожидалось.
Я бы сказал, что это либо ошибка DD-WRT, либо какое-то повреждение состояния, которое скомпрометировало распределение многоадресного трафика.