Por acaso, percebi que o vboxnet0 não estava se conectando quando o firewall estava ativado. Depois de brincar por algum tempo eu tentei reinstalar o VirtualBox do RPMForge em vez da cópia direta da Oracle. A interface vboxnet0 começou a se conectar e os problemas do firewall desapareceram. Parece que há um problema com a versão do Oracle desse pacote e com o firewalld. Espero que isso ajude alguém.