返信

ご返信、ありがとうございました。

助言していただいたとおり、パケットを比較したところ、
windows側のarpテーブルにおいて、IPアドレスとMacアドレス
の対応が実際のものと異なっていることが判明しました。

原因としてはセグメントの異なるネットワークを同一のハブ
で兼用していたことだったようです。
なぜ、OSの違いで異なるかははっきりしなかったのですが、
物理的な構成を見直すことで解決いたしました。
ありがとうございました。