Я вполне уверен, что когда маршрутизатор перенаправляет запрос DHCP, он включает только основную сеть, настроенную на интерфейсе. Я не верю, что есть способ использовать вторичную сеть.
Редактировать: я сделал некоторые Google и определил, что уже указали другие, есть функция, называемая Smart-relay, которая может использовать вторичную сеть, но только после того, как первичное время ожидания три раза.
Соответствующая цитата из Понимания и устранения проблем DHCP в Коммутаторе Catalyst или Корпоративных сетях - Cisco Systems
Как заставить DHCP работать на вторичных сегментах IP
По умолчанию DHCP имеет ограничение в том, что ответные пакеты отправляются, только если запрос получен от интерфейса, настроенного с основным IP-адресом. Трафик DHCP использует широковещательный адрес. Когда запрос DHCP получен интерфейсом маршрутизатора, он перенаправляет его на сервер DHCP (когда настроен вспомогательный IP-адрес) с адресом источника основного IP-адреса, настроенного на интерфейсе, чтобы сервер DHCP знал, какой пул IP-адресов должен использовать (для клиента) в ответном пакете DHCP.
Маршрутизатор не может узнать, поступил ли широковещательный запрос DHCP от устройства, которое находится во вторичной IP-сети, настроенной на интерфейсе. В качестве обходного пути можно настроить конфигурацию подчиненного интерфейса (при условии, что устройство, подключенное к маршрутизатору, поддерживает тегирование dot1q) для разделения двух подсетей, чтобы они оба правильно получали свои соответствующие IP-адреса.
Если вторичный адрес является предпочтительным способом, есть другой обходной путь, который должен включить команду глобальной конфигурации ip dhcp smart-relay. Это имеет ограничение в том, что он использует вторичный IP-адрес только для ретрансляции запроса DHCP, если нет ответа от сервера DHCP после трех последовательных запросов для основного пула адресов.