一台のマシンに複数のIPアドレスを割り当てる。

「IPエイリアス」を使うと良いみたい

IPエイリアスを設定すると

eth0   -> 192.168.1.1
eth0:0 -> 192.168.1.2
eth0:1 -> 192.168.1.3
...

という具合に一枚のNICに複数のIPアドレスを割り当てられます。

どうやって設定するかと言いますと。

Debianの場合は

/etc/network/interfacesを以下のように設定します。

auto lo eth0 eth0:0

iface lo inet loopback

iface eth0 inet static
 address 192.168.1.1
 netmask 255.255.255.0
 gateway 192.168.1.254

iface eth0:0 inet static
 address 192.168.1.2
 netmask 255.255.255.0

VineLinuxの場合は

IPアドレスごとにインターフェース設定用のファイルを作成すると良いようです。
具体的には
/etc/sysconfig/network-scripts にifcfg-eth0:0やifcfg-eth0:1のようなファイルを作成し中身は

DEVICE=eth0:0
USERCTL=yes
ONBOOT=yes
BOOTPROTO=none
BROADCAST=192.168.0.255
NETWORK=192.168.0.0
NETMASK=255.255.255.0
IPADDR=192.168.0.2

のようにしておくと複数のIPアドレスが割り当てられます。

最後に

/etc/init.d/network restart

のようにネットワークの再起動かマシンの再起動を忘れずに。。。