Es handelt sich tatsächlich um einen Fehler im Linux-Kernel, wahrscheinlich seit Version 2.6.39. Ich habe die Frage in lkml- und netdev-Listen gepostet (siehe Thread unter https://lkml.org/lkml/2011/11/18/191), und sie wurde gerade in einem anderen netdev-Thread unter http://www .spinics.net/lists/netdev/msg179687.html
Die aktuelle Lösung ist jetzt entweder ein Neustart oder alle Routen zu leeren und 10 Minuten zu warten, bis die ICMP-Umleitungen ablaufen. Um zu verhindern, dass es noch einmal passiert,
echo 0 >/proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/accept_redirects
hilft.