¿Seguro que te has leído bien lo anterior? Bueno, en todo caso te explico. Tu aplicación que usa el socket está en la capa de aplicación, la dirección IP está en la capa de red, por eso no puedes cambiar la IP en el socket. Aunque pudieras cambiarla, no serviría de nada puesto que tu tarjeta de red rechazaría los paquetes con esa IP porque no es la suya. En modo normal, las tarjetas de red sólo se quedan con los paquetes que van dirigidos a ellas y rechaza los demás, que por tanto nunca llegarán a la capa de aplicación, es decir, al socket de la aplicación. Espero haberme explicado.
Lo que sí puedes hacer es asignarle varias direcciones IP a la tarjeta de red, pero eso ya es cuestión de configurarla con el SO que uses.
Suerte.