>то есть ситуация такая:
>в сети есть машина, и возможно она маскарадит
>свою внутреннюю сеть, а возможно и нет,
>и нужно узнать это наверняка.
На форумах IXBT (http://forum.ixbt.com) есть несколько подобных тем, например, "Как не допустить появления прокси второго уровня у себя в сети" (как-то так). Вы можете пройтись там поиском. Метод с TTL не совсем хорош тем, что, в частности, линуксячий файрволл (да и другие, думаю), умеет изменять TTL проходящих пакетов, как будто бы ничего и не было. Предлагаются еще и методы анализа HHTP-запросов на предмет X-Forwarded-For, User-Agent и т.п.
Две и более сетевые игры (к примеру, Quake и т.п.) с одной машины крайне подозрительны.
Вывод, который сделан на том форуме, примерно таков:
Со вероятностью 1 определить наличие NAT или прокси нельзя. Если у "злоумышленника" есть голова, то его не отловить (или пока никто не знает как).
P.S. В философские диспуты плана "нормального провайдера наличие NAT или прокси у юзера волновать не должно, все равно оплата идет по трафику", думаю, вдаваться не будем. ;)