pfg21

написать скрипт который к примеру будет слать определенные пакеты на внешний сервер.
к пример посылать пакеты
echo 12323123 | netcat 127.0.0.1 15666

а сервер слушать
netcat -l 15666
При приеме пакета слушания заканчивается и выводится принятая строчка.
Если долго время не было пакетов, то выводить сообщение

похоже взята общая схема без проработки, работать будет как среднестатистическая машина на узкоспециализированой задаче, повезет - не повезет.
Про выделение статики уже сказано.
А чисто по указанной схеме я бы предложил взромоздить на 10.0.0.2 балансер, который распределяет нагрузку на все 4 сервера.
Но в случае ошибок исключает из раздачи глючащий сервер (т.е. распределяет на 3 сервера) и сигнализирует админу.
И сервера эффективнее используются и пользователям скорость повыше, а сбойный сервер исключается практически так же как и на вашей схеме

классически начинается с чтения Интернет потом видишь в нем ссылку на Стек протоколов TCP/IP, читаешь и в нем видишь еще кучу ссылок на другие документы...
еще вариант в поиске (надеюсь знаешь как пользоваться) написать "как работает интернет" и читать... читать... читать...

Судя по твоим словам не помешает и техническое описание работы компа прочитать...
есть куча материала в интырнете разжеванного по самое не балуйся, даже видосики, пересказывать здесь будет скучно и глупо

поставьте направленные антенны Wifi - канал будет и стабильнее и быстрее и соседям своими мегаваттами не будете диапазаон засорять.
profit

закрыть фаерволом доступ в сеть любым приложениям акромя виртуалбокса.

активный режим невозможен если локальная сеть отделена от тырнета NAT, о чем тебе и говорит ftp-соединение.
смотри почему зависает список каталогов, ибо после долгой е***ни с активным режимом у тебя фтп будет все так же зависать на передаче содержимого каталога.
если есть возможность подключись через ftp-shell и вручную поковыряй команды.

Стоит погуглить торрент-сеть, самая описанная сеть на данный момент, плюс гигантское поле для "поиграться". поняв ее суть можно глянуть и другие варианты п2п.
чуть дополню по вопросу поиска данных по хешу:
1. выделенный сервер "торрент-трекер" по спец. протоколу на поиск хеша вышлет список ип-адресов, имеющих данные. ну и тебя включит в онный список
2. поиск по lan - широковещательный запрос по локальной сети для поиска других торрент-программ.
3. обмен пирами - у любого члена сети, имеющего кусок данных, накапливается список других владельцев, который он отдает по запросу.
4. DHT - distributed hash table, распределенная таблица хешей. п2п-система поиска хранителей. каждый участник берет себе рандомный адрес для участия в сети. Есть функция "близости" хеша и dht-адреса, по которой ищущий происходит обход сети в поисках имеющих. каждый участник хранит набор списков ип-адресов для хешей "близких" к его dht-адресу и около 350 (utorrent) других участников dht-сети.