El tema de tener varias IPs pueden ser 2 cosas: 1. POSICIONAMIENTO (al repartirlo en IPs por ejemplo, geográficas, asocias la IP de una país a la página en el idioma de éste mismo) y 2. CERTIFICADOS SSL.

No puede haber un certificado SSL para una IP compartida por varias webs (una IP por virtualhost)

Volviendo al tema que me has propuesto, los dominios pueden compartir la misma ip a nivel tanto de web como de correo. Es decir, que por dns tu puedes especificarle que el MX sea una DNS que apunte a una misma ip. Con esto quiero decir que mail.dominio1.com y mail.dominio2.com resolverán la misma ip.
En cada dominio, el MX tendrás que ponerlo en función del dominio si quieres ser algo estricto: En el dominio1 tendrás que especificar que el MX es mail.dominio1.com, lo mismo con el dominio2.com, etc…
Esto, si quieres hacerlo por cada dominio. Tienes otra opción: compartir el MX. Defines un dominio como primordial desde un punto de vista lógico, y en los DNS dices que el MX sea la misma DNS que el primordial.
Si tienes 3 dominios y dominio1.com es el primordial (o primario). En dominio2.com y dominio3.com, definirás el MX que apunte a mail.dominio1.com (digo mail.dominio por poner algo, le puedes dar la dns que quieras), así te basta definir un solo MX que será reconocido por los otros dominios de cara al resto de servidores del mundo.

Lo del balanceo puedes hacerlo por DNS, pero ahí sigues usando IP’s públicas que no necesitas. Lo otro a lo que me refería era usando un balanceador, que lo que hace es simplemente hacer de proxy en realidad (no mapea puertos, lo de los puertos mapeados lo decía por si tienes que dar ssh a las máquinas internas, que sí que tienes que mapear el puerto), pero para las conexiones web tanto al 80 como al 443, te vale cualquier máquina con 2 tarjetas de red (1 con la ip pública, y la otra para las ip’s internas).

Sobre lo de balanceo de cargas con una única IP pública pues no pongo la mano en el fuego porque nunca me he topado con un entorno así, pero por cada petición que reciba el servidor va a tener que crear un puerto interno y asignarlo a una máquina, teniendo en cuenta que los navegadores web actuales no realizan las peticiones de 1 en 1 sinó por ejemplo y mirando la configuración de mi firefox de 6 en 6 (no estoy seguro de si es parámetro por defecto o lo modifiqué en algún momento) pues ya se nos reduce mucho el número de usuarios a atender, además que no estoy seguro, pero el que una máquina tenga que ir “mapeando” unos 50000 puertos simultáneamente pues no creo que sea precisamente fácil para una CPU normal. Es decir si hay mucho número de usuarios a narices tienes que usar varias IPs y preferentemente hacer el balanceo a nivel de DNS. Otra cosa es que la mayoría de las personas no veremos un escenario como este en nuestras vidas.

Por otro lado, ya puestos podrían ir a esas compañías que tienen reservados bloques enteros de rango B y que no usan para nada.

Otra cosa más es que las IPs están a punto de acabarse desde hace la tira de años y el cuento ya suena a repetido.

La solución es de una maldita vez pasarse a IPv6. La mayoría (sinó la totalidad) de los sistemas operativos actuales (y no tan actuales) las soportan perfectamente, la mayoría de los datacenters y servidores ya funcionan con IPv6, los ISPs ya empiezan a tener sus enrutadores compatibles con IPv6, el mayor problema ahora mismo es que ningún ISP ofrece a los usuarios finales acceso a una IPv6. Y aún así para la etapa de transición se pueden encapsular perfectamente las IPv4 en paquetes IPv6.

Vale, no soy ningún experto en el tema pero hoy mismo vi a unos individuos diciendo que habían leído una entrada en una web que decía que las IPs se iban a acabar y que entonces internet iba a dejar de funcionar o que habría que hacer colas para poder conectarse y, la verdad, tanto catastrofismo empieza a cansar.