Если вы перехватите трафик между сервером и прокси, то увидете что веб-сервер в теле страницы отдает тот IP адрес прокси сервера. Прокси же транслирует этот ответ без изменений.

Реальный IP никто никуда специально не передаёт, и срезать его негде.
Сервер узнаёт адрес IP из параметров сессии TCP/IP. При общении через прокси, устанавливаются две разные сессии, одна от клиента к прокси, где в качестве источника видно адрес клиента, другая от прокси к серверу, где видно источнико выступает уже адрес прокси. Конструкция так и задумана, чтобы изолировать эти сессии одну от другой на сетевом уровне.

Собствено, Nginx-прокси реальный IP клиента серверу таки передаёт, но имеет в своём распоряжении только уровень приложения, чем и пользуется, формируя информацию в виде специального хедера HTTP.

> Если бы, к примеру, создали к Nginx какой-то плагин, что ли, и
> тогда реальный IP отображался бы.

Есть такой достаточно грязный хак. Мы его иногда используем, в качестве временной меры и обвешиваем со всех сторон красными флажками. Скорее всего, он доставит больше проблем чем решит, но раз вам так приспичело...
Короче, Nginx умеет делать подстаноку текста на лету (search and replace). И если вы его должным образом сконфигурируете, то он может ответах сервера, перед тем как передать их клиенту, заменять текст "Вася Пупкин" на "Пупа Васькин", а текст "185.66.13.169" на содержимое $remote_addr. Подстановка совершенно тупая, и что то неё начнёт глючить - ХЗ. Но в теле ответа который получит клиентвместо адреса прокси окажется его собственный адрес.

Делать так: http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_sub_module.html

Феномен Энциклонгов обусловлен похожим решением.