El algoritmo para subir y procesar la imagen puede estar servidor dos, o en el 1?

Fácil, que el id lo genere el servidor donde está la web y mande el archivo via post data al servidor de los archivos con el id y que guarde el archivo con el id incluido (que no es el id real de archivo sino un token de localización) y ya está.

De hecho la idea es que utilices un mismo dominio con subdominios diferentes para compartir las cookies y verificar la autentificación del usuario en ambos servidores.

Si el servidor 2 no es tuyo podrias agregar un subdominio apuntando al servidor real y listo.

Haces que en el servidor que sirve los archivos, lleguen las url de descarga encriptadas:
http://php.net/manual/es/function.urlencode.php
asi el usuario no vera de donde se le estan sirviendo.

creo que no es lo mas optimo ni mucho menos lo mas rápido, pero con curl se podria hacer, es decir recibes el archivo en server 1 y luego mediante curl lo envias a server 2 quien lo guarda y muestra un id, con el php del server 1 parseas la respuesta del server para obtener el id.

De esa manera el cliente nunca se entera de esa comunicacion entre server 1 y 2.

Saludos

Yo igual te recomiendo ocupar Curl, es muy rápido...