Tratando da questão em abstrato, isto é, considerando apenas o problema na forma em que foi proposto, independentemente de ser ou não a melhor solução quando comparado a outras soluções de hardware.
Na caracterização da questão, é possível fazer uma simples analogia com um computador que tivesse duas placas de rede e que vá funcionar como um roteador, que poderia em tese ter a placa eth1 ligada a uma switch, daí distribuindo por cabo para vários computadores, vamos chamá-las aqui hipoteticamente de eth0 e eth1 a essas placas de rede.
A placa eth0 recebe o sinal do modem, faz o processamento, e envia a saída para a placa eth1, a qual envia para a switch e dessa para os demais computadores, apenas que no caso concreto depois de eth1 só existe um único computador, dispensando pois a switch, ou seja, a ligação é direta por cabo entre eth1 e esse computador final. Esquematicamente é isso:
modem ->eth0 - computador Ubuntu roteador -> eth1 -> switch -> computadores da rede
A diferença, ainda no caso concreto, é que ao invés de eth0 como conexão cabeada de entrada, se tem wlan0, como conexão wireless de entrada e depois de eth1 (que concretamente vai se chamar eth0), como só há um único computador, é desnecessária a switch. Esquematicamente dessa forma:
modem ->vlan0 - computador Ubuntu roteador -> eth0 -> computador único da rede
Nessa ótica, a questão, portanto, é saber se o sistema operacional Ubuntu poderia funcionar como um roteador, ainda que para distribuir o sinal recebido via vlan0 para um único computador via eth0.
Certamente que é possível o Ubuntu, ou qualquer Linux, exercer essa função, porém se a função desse "computador roteador" for exclusivamente essa, isto é, não será usado mesmo para mais nada, então talvez fosse preferível usar um sistema operacional mais especializado nessa tarefa, onde na verdade é bastante fácil implementar essa solução.
Assim, se for esse o caso, sugiro que dê uma olhada no:
BrazilFW - Firewall and Router
http://www.brazilfw.com.brNão sei como anda o estado da arte no BFW, pois faz muitos anos que não uso, mas era um verdadeiro "pão com manteiga" fazer nele uma coisa dessa, aliás, todo o sistema operacional funcionava em um simples diskette, como firewall e roteador. Fiz certa feita, muito tempo atrás, usando um diskette num mais que antigo Pentium 2, trabalhando sem monitor, ligado 24 x7 de forma impecável.