Всем спасибо за ответы.
В общем, был итоге был
доработан netsed, чтобы в трафике можно было не только заменять строку на строку (в принципе, т.к. можно задавать шестнадцатиричные коды символов, то не только "строки"), но и добавлять (пока нужны только нулевые) и удалять байты в задаваемых местах.
Запускается в режиме прозрачного прокси, слушает порт NETSED_PORT и пробрасывает на порт датчиков (SENSOR_PORT; у всех датчиков он одинаковый и фиксированный).
netsed tcp NETSED_PORT 0 SENSOR_PORT s/.../.../ s/.../.../
Далее, как и было предложено
dimoclus (почти: не DNAT, а REDIRECT)
iptables -t nat -A OUTPUT -p tcp --dport VIRT_PORT -j REDIRECT --to-port NETSED_PORT
В настройках "контроллера" в качестве порта датчика указывается VIRT_PORT.