Vamos supor que eu seja uma empresa e comprei um bloco de 256 (xxxx/24) endereços IP públicos do APNIC.
Agora, uma empresa terá a Internet comprada de algum ISP e esse ISP atribui um endereço IP público ao servidor principal da empresa, então eles podem continuar o NAT. Mas agora, qual é a utilidade de 256 endereços que eles compraram e não podem colocar esses endereços IP em nenhum de seus servidores, certo? se o fizerem, devem estar no mesmo gateway, mas estão conectados a um ISP usando o endereço atribuído.
Não é bem assim que funciona. As empresas geralmente têm um ou mais roteadores que se conectam ao ISP (através de algum meio de telecomunicações). A empresa e o ISP concordarão que a empresa anunciará seu bloco ao ISP (via BGP) e o ISP, por sua vez, o anunciará na Internet. Às vezes, o ISP anunciará o bloqueio em nome da empresa e roteará o tráfego estaticamente para o roteador da empresa, mas isso não é comum.
Como o ISP geralmente controla o canal entre eles, o ISP atribui o endereço IP da interface externa do roteador. Mas, como outros apontaram, a empresa pode fazer o que quiser com seu bloco.