>L2が生きていて>>124の状態になるケースってどんな障害ケースなんでしょう？
>本当にL2が生きているなら通信できない側のNICのIPアドレスが
>突然変わってしまった以外に思いつかないんですが

どんな設定されていたかわからんけど、
PINGで確認したみたいだから、同じIPアドレスのホストがいてルータのARPエントリは別のホストを
覚えているとか、
なんらかの理由でconnected interfaceのdistanceが変えられていて、他からconnectedと同じ経路を受けて
あさって向いてしまったとか、
実はHSRPなんかで冗長組んでいて、Stanby側を疎通確認しようとしたとか、
それこそIOSがバグっているとか、

そういえば、ずいぶん前にconnected interfaceの経路がいきなり消えたことがあったよ。
そんときは実験だったしshutdown, no shutdownで復活してその後再現しなかったけど、
なんかそういうバグでもあったなんて可能性もあるよね。