가능합니다. 제가 그런 설정을 쓴 적이 있습니다. 리눅스에서는 iptables로 하는데 윈도에서 하는 법은 모르겠네요.. 윈도도 아마 크게 다르진 않을 듯 합니다만...
설정 좀 건드리시면 아예 컴퓨터 자체를 라우터로 쓰시는 것도 가능합니다. 애초에 가정용 라우터라는 게 그냥 NAT가속달리고 이더넷 포트 여러개 달린 컴퓨터라.. 컴퓨터에 NIC 두개 이상 달면 그게 라우터죠 뭐 (..)

네트워크 환경설정에서 인터넷 연결 공유 해보세요.
http://blog.naver.com/nkkh159/220071073200
이런식으로요.

간단하게는 두가지 방법이 있는데요.

1. 브릿지
http://www.windowscentral.com/how-set-and-manage-network-bridge-connection-windows-10 (참조)
네트워크 연결 들어가서 인터페이스 두개를 다중 선택하고 (콘트롤 클릭,클릭 또는 시프트 드래그) 우클릭 하면 연결 브릿지라고 나옵니다.
클릭하면 브릿지 인터페이스가 생기는데, 이렇게 하면 포트1,포트2 가 스위치 허브처럼 동작 합니다.
수동으로 IP 잡을일이 있으면 새로 생긴 브릿지 인터페이스에 IP 설정 해야 됩니다.

2. NAT 모드
간단하게 인터넷 연결 공유 기능 사용 하시면 됩니다.
마스터 포트 -> 방화벽 NAT 테이블 -> 슬레이브 포트 이렇게 동작합니다.

둘중에 하나 쓰실거면 브릿지 쓰시는게 포트 마스터/슬레이브 신경 안써도 되고, 성능 이점도 있고... 이쪽이 맞긴 맞는데..... 대신 모뎀에서 IP 두개는 나와야 됩니다. 그래야 컴퓨터도 하나 공유기도 하나 가져가니까요.
브릿지 모드로 해보시고 안되면 인터넷 연결공유 쓰시면 되겠습니다.

여기까진 좋은데 PC가 꺼지면 공유기도 네트워크가 끊기니까 공유기 통해선 인터넷이 안되는 문제가 생기겠죠?

이 문제까지 해결 하시려면 스위치 허브 구매 하시고...

공유기 아래의 디바이스와 컴퓨터가 연결 될 필요가 없을때 (파일 공유 한다던지)

공유기 -
컴퓨터 - 허브 - 모뎀

공유기 아래의 디바이스와 연결 하고 싶을때

공유기 -------
컴퓨터 포트 1 - 허브 - 모뎀
컴퓨터 포트 2 - 공유기

포트 2번은
자동 구성 (DHCP) 사용 하려면 http://egloos.zum.com/xuny/v/2195434 참조해서 메트릭 값을 크게 설정. (1000)
수동으로 IP 설정 하면 IP/서브넷 만 채우고 게이트웨이, DNS 는 공란으로 놓으시면 됩니다.

그리고 돈을 더 써도 된다...
공유기를 바꾸시는게 제일 머리 안아픕니다 ^^;