IP-Telefonie, mit deren Mechanismen und Komponenten sich die vorliegende Arbeit befasst, stellt einen speziellen und besonders anspruchsvollen interaktiven Echtzeitdienst dar. Sie hat sich bereits zu einer weithin beachteten Ergänzung zum bestehenden konventionellen Telefonsystem entwickelt. Für die Zukunft besitzen IP-basierte Telefonie-Losungen das Potenzial, traditionelle Telefone in immer weiteren Bereichen und letztlich vollständig zu ersetzen. Das untersuchte Gebiet ist bereits zum derzeitigen Zeitpunkt von einer Vielfalt von unterschiedlichen Signalisierungsansätzen, Protokollen, Geraten und Anwendungen geprägt. In der Arbeit wird dargestellt, dass diese Situation, die typischerweise als heterogen charakterisiert wird, inhärente und fortbestehende Ursachen hat und daher auch in Zukunft zu behandeln sein wird. In vielen Fallen sind die eingesetzten Telefoniekomponenten nicht unmittelbar interoperabel oder ihre Interaktion ist unnötigerweise auf einen Teil der jeweiligen Einzelfunktionalität beschränkt. Diese Bedingungen machen Gateways, die das möglichst umfassende Zusammenwirken der unterschiedlichen Systeme erlauben, zu einem notwendigen und wichtigen technischen Mittel. Die zentrale Annahme der Arbeit ist, dass Gateways unter den Bedingungen fortbestehender Heterogenität ein adäquates und mächtiges generelles Werkzeug darstellen. Ihre Bedeutung geht uber die Verbindung von bereits vorhandenen, zumachst nicht interagierenden Komponenten hinaus. Sie bilden zusätzlich auch ein wichtiges konstruktives Element für zukünftige Lösungsentwürfe. Effizientes Gateway-Design und eine adäquate Implementierung stellen sehr anspruchsvolle Aufgaben dar. Diese werden in der Regel in einem Prozess, der mehrere Analyse-, Design- und Implementierungs-Schritte umfasst, realisiert. Die Arbeit stellt eine Methodik vor, die die Identifizierung und Losung der dabei auftretenden Aufgaben unterstützt und erleichtert. Diese Methodik umfasst ein Gateway-Modell, das die Zuordnung allgemeiner Gateway-Funktionsblöcke und Mechanismen zu speziellen Interaktionsszenarien ermöglicht. Das Modell fügt sich zwischen sehr stark abstrahierenden Gateway-Beschreibungen und den existierenden, jedoch in der Regel isoliert angewandten Methoden zur Losung von speziellen Entwurfsaufgaben für individuelle Gateway-Funktionen ein. Es ermöglicht eine integrierte Betrachtung der verschiedenen Aspekte und Entwurfs- sowie Realisierungsphasen. Auf der Basis der Resultate der durchgeführten theoretischen Untersuchungen und unter Anwendung der dabei entwickelten Methodik wurde das spezielle Problem der effizienten Verbindung von IP-Telefonie-Systemen, die die beiden unterschiedlichen Signalisierungsprotokolle H.323 und SIP nutzen, detailliert betrachtet. Der Fokus liegt dabei auf der Unterstützung großer, administrativ gegliederter Einsatzumgebungen und der durchgängigen, systemübergreifenden und transparenten Bereitstellung von Mehrwertdiensten. Die im Rahmen der Untersuchung entstandene erfolgreiche Gateway-Implementierung mit ihren neuen und hinsichtlich des Funktionsumfanges allein stehenden Eigenschaften bildet den Kern der praktischen Ergebnisse der Arbeit. Gateway-Design und -Implementierung werden durch die Neu- und Weiterentwicklung von für den Test und die Nutzung von Telefonie-Mehrwertdiensten unverzichtbaren innovativen Endgeräten ergänzt. Weiterhin kategorisiert die Arbeit unterschiedliche Typen von Gateways für Medienströme und untersucht eigene praktische Entwurfs- und Implementierungsbeispiele für diese. Die Ergebnisse dieser Aktivitäten unterstreichen die generelle Anwendbarkeit der vorgestellten Entwurfs- und Implementierungs-Methodik. Am Beispiel der Integration eines im Rahmen der Arbeit entwickelten modularen, drahtlos angebundenen Endgerätes, das sich nahtlos in ein heterogenes H.323- oder SIP-Szenario einfügt, wird die Eignung des kombinierten Einsatzes von Signalisierungs- und Medien-Gateways für zukünftige Szenarien demonstriert. Im Kontext der Untersuchung von allgemeinen Signalisierungs-Gateways beleuchtet die Arbeit die Wichtigkeit der Beachtung von Sicherheitsfragen für den erfolgreichen praktischen Einsatz von IP-Telefonie-Systemen und zeigt den eigenen Beitrag zur Entwicklung von Firewalls für Multimedia-Anwendungen. Diese Firewalls sind hinsichtlich ihrer internen Struktur und ihrer Mechanismen mit den vorgestellten Gateways eng verwandt. Eine praktische Untersuchung der Verletzbarkeit von IP-Telefonie-Systemen macht die Sicherheitsproblematik bewusst und motiviert zukünftige Aktivitäten mit Implikationen für Gateways in diesem Bereich. Der wissenschaftliche Beitrag der Arbeit ist sowohl praktischer als auch methodischer Natur. Die Arbeit stellt bisher nicht vorhandene Gateways und Endgeräte zur Verfügung, die die transparente und systemübergreifende Nutzung von Mehrwertdiensten in heterogenen IP-Telefonie-Szenarien in einer neuartigen Qualität ermöglichen. Die Interaktion zwischen unterschiedlichen Systemen ist dadurch nicht mehr, wie dies ohne die untersuchten Erweiterungen der Fall war, auf einfache Anrufe ohne Zusatzfunktionen beschränkt. Die Ergebnisse der theoretischen Arbeiten stellen zusammen mit den praktischen Beispielen, die den Charakter von instantiierten Templates haben, eine generalisierte Methodik für die effiziente Losung einer Vielzahl weiterer ähnlicher Gateway-Problemstellungen in IP-basierten Kommunikationsszenarien zur Verfügung.