Ok, consegui resolver o problema usando as seguintes etapas:
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Abrir
/etc/rc.local
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Adicione uma linha para cada NIC virtual que desejo criar, um exemplo:
ifconfig eth0:1 192.168.0.2 netmask 255.255.255.0 broadcast 192.160.0.255
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Edite os hosts virtuais no apache2 para também ouvir as NICs virtuais recém-criadas. Exemplo:
< VirtualHost 127.0.0.2:80 192.168.0.2:80 >
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Reinicie o Ubuntu e tudo funcionou bem.
Aparentemente há um bug no Ubuntu 11.10 que faz com que as entradas no arquivo /etc/network/interfaces
não funcionem como deveriam, então os métodos relacionados àquele arquivo não funcionaram para mim.