На главной машине (№1) 2 сетевухи, от каждой идет по кабелю в компьютер №2 и №3. Проблема в том, что главная машина №1 видит и №2 и №3, а вот машины №2 и №3 видят только №1, но между собой не шарятся (что в принципе логично, так как их сетевухи никак не взаимодействуют). Вопрос в следующем, как можно сделать и возможно ли вообще заставить все машины видеть друг друга, то есть чтобы №2 и №3 также общались между собой (не используя приэтом свитчи и т.д.).

Можете настроить маршрутизацию между интерфейсами на компьютере, где установлено 2 сетевые карты, но такого рода решения не являются предметом рассмотрения на этом форуме.
А самое простое решение - коммутатор:
для 100Мбит/c: http://dlink.ru/ru/products/1/1346.html
для 1000Мбит/c: http://dlink.ru/ru/products/1/787.html

на машине, где 2 сетевухи - сделайте бридж между ними - получится свич