Dunque,
ho due computer (uno con Linux e uno con Windows) ciascuno dei quali è collegato tramite un cavo di rete ad un router D-Link che consente l'accesso a internet.

Il computer Windows manda un pacchetto Ethernet, all'interno del quale è presente un "sotto-pacchetto" TCP/IP, avente:

MAC di destinazione (header Ethernet): MAC del computer con Linux
MAC di provenienza (header Ethernet): MAC del computer con Windows
IP di destinazione (protocollo IP): IP del sito www.google.it
IP di provenienza (protocollo IP): IP del computer con Windows

Dato che il computer Windows è fisicamente collegato solo al router, immagino che il pacchetto arrivi al router D-Link.

A questo punto, che cosa dovrebbe succedere?

Io credevo che il Router si interessasse esclusivamente del pacchetto IP, tralasciando le intestazioni Ethernet: in tal caso il Router dovrebbe stornare il pacchetto a www.google.it senza farlo giungere in alcun modo sul cavo di rete che collega il router stesso con il PC Linux.

Al contrario, avviando Wireshark sul PC Linux, posso tranquillamente vedere il pacchetto Ethernet e il suo contenuto.

Come mai?