Идеальный путь состоял бы в том, чтобы использовать VLAN.
Но, если у Вас нет оборудования, которое будет поддерживать VLAN, Вы можете делать это через единую сеть без VLAN.
Можно поместить несколько дюйм/с на единственный интерфейс, но обычно система маршрутизатора заметила бы, что и источник и место назначения для пакетов находятся в том же интерфейсе. Необходимо будет отключить это, это называют перенаправлением ICMP. Можно отключить его в рассматриваемом интерфейсе путем записи "0" в файл /proc/sys/net/ipv4/conf/<ifname>/send_redirects
.
WAN и LAN должны будут иметь различные блоки IP-адреса, и необходимо будет также почти наверняка отключить DHCP на маршрутизаторе WAN или настроить его, чтобы только дать адреса машине маршрутизатора Ubuntu.
Можно также столкнуться с проблемами с другим широковещательным трафиком или многоадресным трафиком, но это будет, вероятно, работать на некоторые ситуации. Однако поймите, что это - очень необычная конфигурация и, вероятно, потребует, чтобы некоторый futzing взялся за работу.
This question would be nearly impossible to answer in it's current form because it's too broad of a subject. The things required to answer this involves a whole field of engineering where people make a living doing full time (including myself). IMHO, it's part science and part art, and you'll find multiple books (per my colleague) out there that talks about this subject.
Therefore, I can only provide a few brief, broad pointers.
With that said, if I were to do all that and need to pick one hosting solution, the one with the most flexibility and capability, both in terms of product offering and ability to control costs, is Amazon Web Services (AWS). It's the only hosting provider I've used that comes close to big corporate datacenters and provides most of the features I was looking for. Key features are:
I have no experience with other IaaS providers (Rackspace, Microsoft Azure, etc.), so I can't compare nor contrast them. Perhaps this will help get you down some road to start your research.
Disclosure: At the time of writing this answer, I do no own any shares of Amazon stock or work for them =)