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Se acotó la respuesta a una solución con base de datos y se aclaró como desarrollar local
Juan
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Primero, extrayendo la idea básica, el sistema tiene en algún lado un archivo al que se quiere dar un acceso selectivo a través de un identificador único que caduque cuando se usa.

Segundo el identificador es parte de la Url.

Por la primera parte se necesita:

  1. El archivo debe estar en un directorio no público de forma que no sea posible siquiera adivinar la url real. Pero php debe poder leer ese directorio para llegado el momento bajar el archivo.

Por ejemplo si el sitio está siendo servido de /home/public_html, los archivos a bajar se guardarían en /home/archivos_privados.

  1. El sistema para dar acceso debe generar un string aleatorio, asociarlo al archivo físico y guardar esa asociación en algún lado hasta que se use. Puede ser en la sesión o en una tabla de la base de datos. A efectos de esta pregunta se usaría una tabla en la base de datos que permite persisitir el link incluso después de que la sesión se haya terminado.

Ejemplo: Para el archvivo /home/archivos_privados/un_archivo.pdf se genera un string 'XcV34kP56tF' y se guardan en un array en la sesión

  1. Ya con el string aleatorio puede armar la url y bajarla como link en la respuesta. La url debe tener una primera parte que identifique que se quiere descargar el archivo y la última parte del path, sería el identificador aleatorio.

Ejemplo de url:

http://www.misitio.com/descargar/XcV34kP56tF

ACLARACIÓN en base al comentario de @J.Doe sobre ambiente de desarrollo:

En caso de desarrollo local, en el archivo hosts tanto de linux como de Windows se puede relacionar a www.misitio.com con 127.0.0.1 que es la ip de localhost. Con este cambio y seteando el virtual host de XAMP a www.misition.com, podemos desarrollar localmente usando el FQDN. Para ir al sitio real en iternet, después, solo hay que comentar la linea del archivo con #.

Para la segunda parte:

  1. Se implementa un rewrite rule (por ejemplo en el .htaccess de Apache) que reconoce la primera parte del path del request que indica bajar un archivo, entonces aplica la regla que toma la parte del identificador aleatorio, y redirige al programa php que va a hacer la bajada, agregando la parte aleatoria como un paramétro del request.

Siguiendo el ejemplo el regex del rewrite rule reconoce dos grupos

grupo 1: http://www.misitio.com/descargar/ 
grupo 2: XcV34kP56tF

En base al reconocimiento del grupo 1 reescribe el request como:

http://www.misitio.com/descargar_archivo.php?archivo=XcV34kP56tF
  1. El programa php decodifica el id aleatorio que le llega como parámetro usando la asociación que estaba hecha de antemano en la tabla, y procede a descargar el archivo leyéndolo de su directorio real.

El programa en nuestro ejemplo sería descargar_archivo.php y el parámetro archivo.

  1. Una vez descargado el archivo, el programa elimina la asociación de la tabla de la base de datos. Por lo tanto si se vuelve a utilizar ya no encontrará el archivo y dará ese link como inválido y devolvería un mensaje de error en el response.
Juan
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