Do I need to place a physical server/host within the DMZ to host servers/applications?
"Talvez" - depende do seu nível de paranóia / confiança na virtualização.
Se você estiver implementando uma nova DMZ, a maneira usual de fazer isso seria criar uma vLAN separada e colocar a sub-rede DMZ nela, criando efetivamente um comutador virtual para sua DMZ.
Se você confiar em seu software de virtualização para não estragar as vLANs, poderá criar um comutador virtual em seu VM Hypervisor, soltá-lo na DMZ vLAN e conectar os hosts que deseja isolar a esse comutador virtual.
Você pode atribuir os comutadores virtuais a NICs físicas individuais (enviando tráfego não marcado com as portas do comutador para a vLAN apropriada) ou com a maioria dos sistemas de VM você pode conectar o hipervisor a uma "porta de tronco" no seu comutador e enviar todos o tráfego da vLAN para o seu switch marcado e deixe o switch resolvê-lo.
Pontos únicos de falha seriam eliminados da maneira usual (agregação de link, failover de máquina virtual apropriado ao seu hipervisor, etc.), e sua carga geral de manutenção não deveria aumentar - configurar as vLANs é uma coisa única .