Como uma resposta DHCP é baseada no endereço MAC da interface solicitante, com uma única interface física, a resposta é "você não pode". A única maneira de fazer isso seria com um script.
Talvez algo como (com uma subinterface definida no primário):
- A interface primária emite o DHCP e obtém o endereço IP
- macchanger altera o endereço MAC da interface
- A subinterface emite o DHCP e obtém o endereço IP
- Reverter o endereço mac com o macchanger
Mate o cliente dhcp, para que ele não seja executado automaticamente mais tarde. Calcule o tempo de concessão do endereço IP que você recebe e programe esse script para ser executado novamente antes que a concessão expire.
Atualizar
Para isso, você precisará do iproute2 instalado. O comando a seguir adiciona uma interface virtual vinculada a uma interface eth0 existente:
ip link add link eth0 address 00:11:22:33:44:55 virtual0 type macvlan
Substitua o nome mac e "virtual0" da interface pelo que você quiser. Ligue-o:
ip link set virtual0 up
Em seguida, configure usando dhcpd ou dhclient ou ifconfig conforme necessário. Eu testei isso no Debian squeeze - sua distro pode não ter tudo o que é necessário ativado no kernel (particularmente no macvlan).