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isso mesmo.
voce tem algum switch aí com suporte a vlan? vamos imaginar que voce tem um switch 24 portas com suporte a vlan.
voce vai criar 23 vlans (vlan 1 até vlan 23) e na porta 24 onde vai ficar conectada sua maquina Linux voce vai configurar como trunk (interface que passa mais de uma vlan).
na sua maquina Linux voce vai usar o comando vconfig para criar as vlans.
em cada vlan voce vai adicionar o ip que vai ser gateway dos seus clientes.
ex:
vlan 1 vai ter ip 192.168.1.1
vlan 2 vai ter ip 192.168.2.1
os clientes vao ter ip 192.168.1.2, 192.168.2.2 e assim vai...
bom, acho que expliquei melhor.
para voce ir mais a fundo vai no google e coloca linux + vlan =)
o primeiro resultado vai ser esse: Linux: Criando Redes Locais Virtuais (VLANs) com Linux [Artigo]
le tudo que voce vai entender melhor
espero que ajude.