Respostas:
Você não diz qual sistema operacional está usando, mas pode fazer isso com bastante facilidade no Windows. A técnica é chamada de compartilhamento de conexão com a Internet.
As instruções para configuração no XP estão neste artigo de suporte da Microsoft.
Há um artigo sobre o ICS for Vista também da Microsoft.
Também encontrei uma postagem no fórum sobre a configuração do compartilhamento de conexão ad hoc no Windows 7.
As respostas de John T e ChrisF são perfeitas para a condição que você descreveu, mas existem soluções possivelmente melhores se você nos contar como está sua rede conectada. Se você possui um roteador (ou roteador wi-fi), é possível conectá-lo à Internet na porta WAN e compartilhar a conexão a partir daqui. Isso daria internet às duas máquinas sem uma, dependendo da outra máquina (e funcionando), e sua conexão não será interrompida se a outra máquina travar ou reiniciar.